40gbs电吸收调制激光器及其封装的研究.doc

首先从理论对电吸收调制激光器中DFB激光器和电吸收调制器工作原理分别进行推导说明， DFB激光器部分主要包括其震荡条件、波长选择特性和边模抑制比等，电吸收调制器部分主要从能带理论推导介绍了体状半导体材料中夫兰兹凯耳什效应、量子井结构中量子限制塔克效应并且进一步从Kramers-Kronig关系推导其啁啾特性。
接着介绍了高速激光器封装的各种型式并进行了对比，我们选择高频特性和散热特性较好的双GPPO同轴连接器的蝶形封装管壳。从理论、有限时域差分分析软件HFSS和实验上成功分析设计了满足40Gb/s高速信号的微带线和高频背向接地共面波导传输线，并采用通孔的方法成功的抑制了背向接地共面波导传输线产生寄生的平行板模式。
其次对封装中的热和光进行设计分析，在热方面采用有限元分析软件ansys中热稳态分析模块对器件整体进行热分析计算出整体封装后器件的温度分部，并分析得出在无TEC的情况下驱动放大器热沉和激光器热沉之间的距离为0.5mm时不会发生热的串扰，进一步用多维物理场分析模块对TEC进行激光器的温度控制模拟与实验结果非常吻合。在光学耦合方面我们采用双透镜结构对电吸收调制激光器发出来的光进行与光纤耦合，并用光学设计软件zemax对其进行计算分析在理上获得84.6%的耦合效率，最后通过实验上获得76%的耦合效率。
最后对半蝶形封装的电吸收调制激光器件应用step-by-step的方法进行小信号分析建模，应用此模型成功分析了封装后器件内部各个参数的对整体器件高频性能的影响。同时采用简化的后模型进一步对驱动内置的电吸收调制激光器蝶形封装器件进行分析，并提出一种双枝节匹配网络使得电吸收调制激光器子组件3dB频率响应带宽为33.6GHz，而回程损耗在-10dB以下频率带宽达35.7 GHz，封装后电吸收调制激光器背对背眼图相对于传统的封装结构上升时间减小为10.4ps、均方值抖动减小到1.2ps、动态消光比增加到9.82。